Vitesse des ondes de cisaillement dans le corps de l’ouvrage

La rigidit´e de l’ouvrage est l’un des param`etres cl´es guidant sa r´eponse dynamique.

Les m´ethodes les plus simples permettant d’obtenir la vitesse des ondes de cisaillement

dans l’ouvrage sont la sismique r´efraction aller-retour et l’analyse de la propagation

des ondes de surface (MASW) le long d’un profil situ´e en crˆete de la digue. Dans la

majorit´e des cas, celles-ci fournissent une ´evolution coh´erente de vitesse des ondes de

cisaillement avec la profondeur. Cependant quelques limitations `a ces approches peuvent

ˆ

etre mentionn´ees :

• la sismique r´efraction n’est jamais adapt´ee lorsqu’une couche `a moindre vitesse est

pr´esente et l’analyse en MASW peut ˆetre difficile `a interpr´eter (exemple du site D

o`u la mesure en MASW ne permet pas d’obtenir la vitesse dans la tourbe) ;

• les structures des digues sont propices `a la propagation des ondes de surface

(no-tamment des ondes de Rayleigh) selon les modes sup´erieurs (Cornou et al., 2009)

rendant parfois complexe l’inversion des courbes de dispersion mesur´ees en MASW ;

2.9 Synth`ese

• elles ne permettent pas d’obtenir la vitesse des ondes de cisaillement dans l’ensemble

du corps de digue si celle-ci est tr`es haute (hauteur sup´erieure `a une quinzaine de

m`etres).

Il est ainsi recommand´e de se baser sur les donn´ees g´eotechniques disponibles et de

com-biner diff´erentes techniques de mesure et d’interpr´etation pour s’assurer d’un minimum

de confiance dans les r´esultats obtenus. En particulier, l’analyse de la propagation des

ondes de surface peut compl´eter l’interpr´etation en sismique r´efraction aller-retour, cette

derni`ere pouvant ˆetre effectu´ee `a partir du mˆeme dispositif de mesures. Par ailleurs,

l’in-version conjointe des courbes de dispersion des ondes de Love et des ondes de Rayleigh

peut permettre de rep´erer les modes sup´erieurs (Cornou et al., 2009).

Par l’interm´ediaire de l’´etude de quatre digues r´eelles, ce chapitre permet d’identifier

les caract´eristiques les plus facilement mesurables, conditionnant la r´eponse dynamique

des ouvrages. En particulier, il serait opportun que la m´ethode simplifi´ee d´evelopp´ee

fasse appel `a la valeur de V

_S10

ou `a la vitesse minimale du sol de fondation (plutˆot

qu’`a la valeur de V

_S30

notamment). La fr´equence fondamentale de r´esonance du terrain

naturel est une autre propri´et´e du site facilement accessible. Pour caract´eriser facilement

la r´eponse dynamique de la digue, les _« espoirs_» se sont tourn´es au d´ebut de cette

´etude sur l’estimation de sa fr´equence fondamentale de r´esonance, via une mesure H/V

en crˆete. Cette grandeur s’est finalement av´er´ee difficile `a estimer, et il semble pr´ef´erable

de consid´erer plutˆot la vitesse des ondes de cisaillement dans l’ouvrage. Le programme

de mesures minimal recommand´e pour estimer ces param`etres et caract´eriser un site

comprend ainsi :

• une mesure H/V en crˆete et pied d’ouvrage ;

• un profil de mesures MASW en ondes de Love et Rayleigh (compl´et´e d’une analyse

en sismique r´efraction aller-retour) en crˆete et pied d’ouvrage.

Les donn´ees g´eotechniques disponibles sur les sites peuvent par ailleurs permettre de

valider les r´esultats fournis par les m´ethodes g´eophysiques.

Le chapitre suivant permet d’´etudier num´eriquement la r´eponse dynamique de plusieurs

digues. Les r´esultats obtenus permettront notamment d’apporter un _«´eclairage_» sur le

rˆole de la fr´equence de r´esonance de la digue, et sur les r´esultats fournis par la m´ethode

H/V sur les sites r´eels ´etudi´es.

Chapitre 3

Etude param´etrique de la r´eponse

dynamique d’une digue

Introduction

Le chapitre pr´ec´edent a permis de se familiariser avec les propri´et´es des digues et

d’identifier les param`etres les plus facilement mesurables, devant ˆetre utilis´es

prioritai-rement comme param`etres d’entr´ee de la nouvelle m´ethode simplifi´ee d´evelopp´ee. Le

second fondement de la m´ethode que cette th`ese vise `a ´elaborer, est d’offrir une pr´

edic-tion fiable de la sollicitaedic-tion maximale d’une digue sous chargement sismique. L’analyse

des m´ethodes simplifi´ees existantes pr´esent´ee dans le chapitre 1 (section 1.5) a en effet

mis en ´evidence de nombreuses hypoth`eses simplificatrices et situations inadapt´ees au

contexte des digues. Il s’agit ici d’´etudier num´eriquement la r´eponse dynamique de digues

plus repr´esentatives, en prenant notamment en compte l’interaction entre la digue et le

sol sur lequel elle repose, ainsi que des g´eom´etries plus r´ealistes. Les calculs doivent

per-mettre d’estimer deux grandeurs, permettant de caract´eriser le mouvement de la digue

sous chargement sismique : l’acc´el´eration maximale en crˆete et l’acc´el´eration maximale

de blocs potentiels de glissement. L’analyse des acc´el´erations obtenues pour diff´erentes

configurations de digues doit permettre :

• d’identifier les principaux ph´enom`enes de propagation des ondes sismiques au sein

d’une digue ;

• de rep´erer les param`etres des mod`eles conditionnant les valeurs d’acc´el´erations

maximales en crˆete et d’un bloc potentiel de glissement en vue du d´eveloppement

d’une nouvelle m´ethode simplifi´ee ;

• de cr´eer une banque de donn´ees num´eriques pour le d´eveloppement, par la suite

(chapitre 4), d’une nouvelle m´ethode simplifi´ee de pr´ediction de la sollicitation

maximale d’une digue.

La principale difficult´e dans la mise en place de cette ´etude param´etrique consiste `a choisir

les mod`eles et les param`etres adapt´es permettant `a la fois de saisir et prendre en compte

les ph´enom`enes physiques essentiels d´eterminant le mouvement sismique de la digue tout

en restant suffisamment limit´es et simples de mani`ere `a pouvoir en d´eduire des relations

adapt´ees `a une application en ing´enierie. La partie 3.1 pr´esente la d´emarche suivie pour la

pr´eparation de l’´etude, ´etape essentielle pour garantir sa pertinence. Les parties suivantes

(sections 3.2 `a 3.5) permettent de rentrer dans le d´etail de mise en place de l’´etude

param´etrique. Il s’agit notamment de d´etailler l’ensemble des param`etres retenus, les

calculs r´ealis´es et le post-traitement des donn´ees num´eriques. Enfin, les r´esultats obtenus

(acc´el´erations maximales en crˆete et de blocs potentiels de glissement) sont pr´esent´es et

analys´es dans la partie 3.6.

3.1 Pr´eparation de l’´etude param´etrique

Comme indiqu´e en introduction, cette ´etape de pr´eparation, permettant de poser

les bases de l’´etude param´etrique, est essentielle. Elle s’appuie sur plusieurs ´el´ements et

en particulier sur la r´ealisation d’une ´etude pr´eliminaire, dont le d´etail est pr´esent´e en

annexe B ainsi que dans l’article de conf´erence Durand et al. (2017). Le mise en place

de l’´etude est par ailleurs fond´ee sur les limites des m´ethodes existantes identifi´ees dans

le chapitre 1 ainsi que sur les caract´eristiques observ´ees sur des digues r´eelles dans le

chapitre 2.

Ces ´el´ements permettent de distinguer les ph´enom`enes devant ˆetre pris en compte pour

la mise en place de mod`eles repr´esentatifs, des ph´enom`enes pouvant ˆetre n´eglig´es dans

l’objectif de d´evelopper une m´ethode simple. Les parties suivantes d´etaillent ainsi la

justification des hypoth`eses retenues pour l’´etude.

3.1.1 Prise en compte de l’interaction entre la digue et la vall´ee

Dans le document Stabilité des digues sous chargement sismique : vers une nouvelle génération de méthodes simplifiées (Page 147-151)